Пайка, распайка и подготовка труб к пайке

Пайка – технологическая операция, включающая в себя нагрев двух деталей и введения между ними припоя, для получения неразъемного и герметичного соединения. При монтаже холодильных систем отдается предпочтение именно паянным соединениям, для обеспечения наибольшей герметичности.

Припой – сплав, имеющий более низкую температуру плавления, чем соединяемые детали. Тип припоя определяется соотношением металлов в его составе. Для пайки медных трубопроводов холодильных систем используют медные твердые припои.

При наличии в составе припоя серебра его называют серебряным. Чем больше содержание серебра, тем ниже температура плавления припоя, лучше смачиваемость припоя и его обтекание места пайки. Серебряный припой используют при пайке соединений, испытывающих вибрационные нагрузки, а также при присоединении меди к стали (с процентным содержанием серебра более 15%).

Перед пайкой необходимо подготовить поверхности сопрягаемых деталей. Соединение для пайки должно состоять из двух трубок: одна из них при этом должна быть развальцована до большего диаметра, таким образом одна трубка будет входить внутрь другой на небольшую глубину и оставлять капиллярный зазор 0,05-0,015 мм.

Для лучшего растекания припоя необходимо зачистить поверхность от загрязнений, масла, механических повреждений, краски. Также необходимо снять оксидную плёнку, для этого используют флюс. Флюс в виде пасты наносится перед началом нагрева, а порошкообразный флюс необходимо развести до состояния пасты водой. Флюс можно нанести на пруток припоя. Если флюса будет слишком много, излишки могут попасть внутрь трубопровода и вызвать коррозию металлов. При использовании меднофосфорных припоев, при пайке «медь-медь», флюс не требуется.

Для нагрева труб используют горелки на смесях газов:

• пропан-бутан-воздух;
• пропан-бутан-кислород;
• ацетилен-воздух;
• ацетилен-кислород.
• MAPP газ (смесь из пропина, пропадиена и других углеводородов);

Существуют специальные электрические нагреватели.

Использование смесей «газ-кислород» (рис. 1, а) обладают большей мощностью нагрева, и позволяют проводить более быструю пайку. При работе с небольшими диаметрами трубопроводов, и при большом риске перегреть трубу целесообразней использовать небольшие горелки (рис. 1, б).

О перегреве трубы может свидетельствовать её розоватый оттенок после остывания и повышенная мягкость.

Рисунок 1 – Нагреватели для пайки труб: а – пропан-кислородный пост; б – горелка для MAPP газа

При нагреве трубки горелку следует водить вдоль нагреваемой трубы и никогда не останавливать на одном месте. Так снижается риск перегрева меди. Нанесенный флюс начнет кипеть, а затем станет чистой прозрачной жидкостью. Разогретая труба должна стать ярко красного оттенка. Для уменьшения потерь тепла, особенно при использовании пропановой горелки, применяют отражатели (рис. 2 б).

Рисунок 2 – Разогрев трубы перед пайкой: а — пропан-кислородная горелка; б — пропановая горелка с отражателем

Прогрев необходимо начинать с более толстой, крупной детали. При пайке соленоидных клапанов, ТРВ, шаровых кранов и других элементов, которые можно повредить при нагреве, их необходимо обернуть влажной тканью, чтобы не допустить перегрева уплотнительных материалов, используемых в их конструкции.

После прогрева необходимо произвести введение прутка припоя. Если труба достаточно нагрелась, припой при касании расплавится и начнет растекаться по поверхности трубы. При этом жидкий припой будет двигаться в ту сторону, где температура будет выше, таким образом можно как бы «управлять движением» припоя при пайке.

После того, как капиллярный зазор между деталями заполнился припоем следует осмотреть его со всех сторон на наличие полостей, отверстий, и при необходимости их прогреть и устранить.

После окончания пайки следует подождать около 3-5 минут, а затем охладить место пайки влажной тканью, или водой. Следует так же очистить поверхность труб от окалины и остатков флюса.

При пайке близко расположенных соединений необходимо соблюдать определенную последовательность пайки, чтобы не расплавить предыдущий шов. Например, при пайке тройника самый верхний шов как правило делается последним.

При пайке, для защиты внутренней поверхности труб от образования окалины (окисленного слоя меди, который легко отслаивается) применяют продувку труб азотом (рис. 3).

Рисунок 3 – Подача азота при пайке

Подключение баллона с азотом выполняется через редуктор, и выставляется минимально возможное давление (не более 0,2 бар). Скорость газа в трубе должна быть около 5 м/мин.

Для демонтажа компрессора, или любого участка трубопровода паяные соединения необходимо распаять. Распайка осуществляется путем равномерного нагрева соединения до температуры плавления припоя, затем детали свободно разъединяются. Остатки припоя необходимо удалить.

Очень важно, чтобы при этом в холодильном контуре не оставалось хладагента внутри. Большинство холодильных агентов при контакте с открытым пламенем образуют очень токсичные химические соединения, при вдыхании которых можно мгновенно получить отравление.

Твердые припои могут содержать в своем составе кадмий – токсичный металл, способный накапливаться в организме и вызывать тяжелое отравление. Поэтому обращаться с такими припоями рекомендуется с крайней осторожностью: не допускайте чрезмерно длительного контакта с ними, не вдыхайте пары, образующиеся при пайке, мойте руки после пайки.

Наиболее применимы для холодильных магистралей медные и стальные трубопроводы. При диаметрах труб меньше 54 мм используют медные трубы, а свыше стальные. Для аммиачных холодильных машин используют только стальной трубопровод, так как аммиак разъедает медь. Иногда встречаются и алюминиевые трубопроводы (например, в автомобильных кондиционерах).

Медные трубы поставляются бухтами (обычно трубы самых малых диаметров) и прутками (холоднокатаный прокат).

Холоднокатаные трубки более жесткие и лучше противостоят ударным нагрузкам, однако при необходимости их деформации (вальцовке, изгибу) такие трубы надо предварительно отжигать (до температуры 500…600°C или до красна и затем медленно охладить), после чего трубы будут более податливы.

Трубы имеют метрические и дюймовые размеры (таблица 1), наиболее часта медные трубы встречаются именно в дюймовых размерах. Толщина стенки трубы зависит от её диаметра.

Таблица 1 – Трубы дюймовые для фреоновых магистралей (DIN EN 12735-1)

При резке труб, их поперечное сечение не должно стать овальным, также важно не допустить попадание металлической стружки внутрь.

Для резки медных труб используют труборезы (рис. 4).

Рисунок 4 – Роликовые труборезы

Правильная резка трубы без ее деформации достигается после 5–7 кратной прокрутки трубореза вокруг оси трубы, причем всякий раз дисковый резец должен вводиться в трубу на глубину до 0,2 мм.

Роликовые труборезы имеют различные диапазоны диаметров труб, которые можно порезать. Часто при проведении работ возникает необходимость отрезать небольшую медную трубку в труднодоступном месте куда не помещается обычный труборез, и для этих целей рекомендуется иметь в запасе инструментов компактный труборез.

Трубы малого диаметра от 2 до 8 мм, в том числе капиллярные трубки, необходимо резать труборезными и капиллярными ножницами (рис. 5).

Рисунок 5 – Ножницы для резки капиллярных труб

После резки срез трубы необходимо обработать шабером или фаскоснимателем (рис. 6). При необходимости концы трубы можно откалибровать и выровнять от овальности.

Рисунок 6 – Шабер и фаскосниматель для зачистки кромок труб

При изгибе труб главное их не сломать.

Излом трубы возникает, когда при изгибе возникает слишком малый диаметр скругления.

Радиус гибки ручным способом составляет 6…8 наружных диаметров труб. При изгибе меньшим диаметром могут возникнуть гофры, переломы и деформация труб. При необходимости получить радиус гибки меньших размеров и для труб диаметром более 19 мм необходимо использовать трубогибы. Трубогибы могут быть с ручным, пневматическим, гидравлическим и электрическим приводом.

Трубогибы бывают: ручными; пневматическими; гидравлическими; с электрическим приводом.

Наиболее часто встречаются ручные трубогибы, они более доступны и легко транспортируются, однако требуют от монтажника определенных усилий. Ручные трубогибы бывают различных конструкций (рис. 7).

Рисунок 7 – Трубогибы ручные: 1 – пружинные; 2 – арбалетный; 3 – рычажный

Перед пайкой при соединении двух труб одна должна входить в другую с небольшим зазором. Для этого одна труба подвергается вальцовке, т.е. немного расширяется.

Для вальцевания труб применяют вальцовки двух типов (рис. 8): обычная и эксцентриковая. Вальцовка поставляется набором, который включает в себя насадки для труб различных диаметров.

Расширяемая труба зажимается в пуансоне. Зажимать трубку в пуансоне необходимо так, чтобы труба выступала над плоскостью губок на 1/3 высоты конуса губок. И в неё вводится расширительная насадка с усилием, передаваемым от винтовой передачи, до тех пор, пока труба не расширится на сколько необходимо.

Кроме паянного соединения, существуют еще резьбовые и фланцевые соединения труб. Для резьбового соединения под гайку труба также развальцовывается, но уже специальной конусной насадкой. Конусное расширение, которое делается под углом 90°, заходит в наконечник штуцера и прижимается гайкой.

Рисунок 8 – Вальцовки: 1 – эксцентриковая; 2 – обыкновенная с набором насадок

Соединять трубы можно также с помощью фитингов (рис. 9). Фитинги очень разнообразны, их перечень включает трубки, повороты, тройники, кресты и т. п.

Рисунок 9 – Фитинги для соединения труб: отводы, калачи, тройники, муфты, переходные муфты

Фитинги уже заранее развальцованные, что упрощает монтаж трубопровода.

При пайке труб для механической прочности трубы соединяются с помощью прямых цилиндрических раструбов. Минимальная глубина цилиндрического раструба, формируемая на медной трубе, зависит от диаметра трубы (табл. 2).

Таблица 2 – Минимальная глубина раструба